電學(xué)計(jì)量檢定和測(cè)量的系統(tǒng)誤差因素研究

劉少杰

摘 要：干擾電學(xué)計(jì)量檢定以及測(cè)量活動(dòng)的要素非常多。文章具體的分析了常見的要素，以及其形成的原因。在作者看來(lái)任何優(yōu)秀的檢定工作者都要意識(shí)到存在的干擾要素，只有明確了存在的問題，才能夠更好的解決問題，開展好檢定活動(dòng)。作者具體的分析了常見的要素等。

關(guān)鍵詞：電學(xué)；檢定；測(cè)量；系統(tǒng)誤差；因素

干擾電學(xué)計(jì)量的測(cè)定工作開展的要素非常多，比如工作者以及使用的措施和設(shè)備等等，接下來(lái)具體的分析。

1 工作者方面的原因

此類原因有三個(gè)大的方面。一是工作者的失誤。每個(gè)人本身的能力不一樣，在操控的時(shí)候其偏好都不一樣，對(duì)工作的熟練性也不一樣，這都會(huì)導(dǎo)致誤差。這種情況非常復(fù)雜，也很常見。還有一種就是沒有讀準(zhǔn)確數(shù)字。工作人員喜歡按照不豎直于表面的一個(gè)方位來(lái)查看數(shù)字，這時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)誤差。還有一些別的不合理的習(xí)慣也會(huì)導(dǎo)致讀數(shù)不正確；在具體的操控的時(shí)候也會(huì)導(dǎo)致誤差，比如在轉(zhuǎn)換開關(guān)的時(shí)候使用的力度不一樣，會(huì)導(dǎo)致電阻不一樣，進(jìn)而導(dǎo)致誤差發(fā)生。我們將上述的這些方面歸為人為的誤差。

2 使用的措施不正確

這種問題主要有兩個(gè)表現(xiàn)。一是沒有按照規(guī)定開展工作。如果工作者不按照規(guī)定好的步驟開展活動(dòng)的話，就會(huì)導(dǎo)致誤差，這類現(xiàn)象非常常見，此處不加以論述。其次是使用非標(biāo)準(zhǔn)的措施的時(shí)候也會(huì)導(dǎo)致問題。在測(cè)定的時(shí)候常用到非標(biāo)準(zhǔn)的措施。比如在校準(zhǔn)設(shè)備的時(shí)候，因?yàn)榇胧┎灰粯?，就?huì)導(dǎo)致結(jié)果不同。

3 量具方面的原因

第一，電學(xué)計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)中的標(biāo)準(zhǔn)器如標(biāo)準(zhǔn)表就有一定級(jí)別如0.1級(jí)、0.5級(jí)等，即系統(tǒng)誤差，這種誤差非常常見，是按照產(chǎn)品的性能等規(guī)定的，在檢定資料中往往加以論述，而且有時(shí)間限制，超過時(shí)間的話就要再次對(duì)其檢定。此處要注意的是，此類設(shè)備或許會(huì)損壞，此時(shí)其誤差就不準(zhǔn)確了。第二，儀表顯示導(dǎo)致的問題。除了上述誤差之外，設(shè)備本身的性質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致誤差。比如，設(shè)備的位數(shù)不夠也容易導(dǎo)致失誤。比如規(guī)定五位數(shù)字，一旦使用四位的設(shè)備測(cè)量的話就會(huì)出現(xiàn)問題。除此之外，設(shè)備的讀數(shù)裝置不合理也會(huì)導(dǎo)致問題，比如刻度不明確，光點(diǎn)太暗，尤其是靈敏性恰好符合規(guī)定的時(shí)候，失誤會(huì)和靈敏性較低導(dǎo)致的問題同樣嚴(yán)重。對(duì)于那些刻度不一樣的儀器來(lái)說，當(dāng)針指在那些刻度非常密集的地方時(shí)，發(fā)生讀數(shù)失誤的幾率就相對(duì)較大。另一種讀數(shù)誤差來(lái)源是測(cè)量時(shí)沒有使指示儀表指針接近滿刻度，因?yàn)橹甘緝x表準(zhǔn)確度規(guī)定為a=絕對(duì)誤差A(yù)X/最大讀數(shù)Xmax=常數(shù)，與指針擺幅無(wú)關(guān)，也就是有絕對(duì)誤差△X不變的系統(tǒng)誤差。這樣指針擺幅越小，AX在測(cè)量結(jié)果中所占比例越大，即測(cè)量的相對(duì)誤差就越大。第三，不完全平衡測(cè)量中指示儀表的影響。在用差值法測(cè)量時(shí)，要依據(jù)指示儀表示值來(lái)求出被測(cè)量，指示儀表的示值誤差當(dāng)然會(huì)影響被測(cè)值的準(zhǔn)確性。不過，一般來(lái)說，即使微差值的測(cè)量準(zhǔn)確度不高，最終結(jié)果仍可以達(dá)到較高的精確度。最后，數(shù)字儀表間隔采樣的影響。數(shù)字儀表是用間隔采樣后通過MD轉(zhuǎn)換的方法把被測(cè)值變成數(shù)字量的，它的間隔采樣方法可能漏掉一些被測(cè)量的波動(dòng)信息，產(chǎn)生誤差。

4 測(cè)量裝置因素

第一，其他設(shè)備導(dǎo)致的失誤。一般來(lái)說標(biāo)準(zhǔn)其應(yīng)該和其他設(shè)備組合到一起才可以開展檢定活動(dòng)。假如此類輔助裝置的性能較差就會(huì)導(dǎo)致很多失誤發(fā)生。比如最常見的輔助裝置就是可調(diào)節(jié)電源，對(duì)于直流電源來(lái)講，一般規(guī)定其電流中的交流成分不能太大，一旦太大就會(huì)導(dǎo)致失誤發(fā)生。此類設(shè)備通常不被檢測(cè)，當(dāng)問題發(fā)生的時(shí)候也不容易被發(fā)現(xiàn)。

第二，其他零件導(dǎo)致的失誤。連接到線路中零件的失誤也會(huì)對(duì)最終的結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。所以要認(rèn)真的分析它們的失誤，確保結(jié)果不受影響。

第三，線路的連接點(diǎn)以及電阻方面的問題。線路通常要經(jīng)由導(dǎo)線和開關(guān)等連到一起，其都存在電阻，雖說此類電阻不是很大，不過其準(zhǔn)確性會(huì)對(duì)最終的結(jié)果產(chǎn)生很大的影響。

第四，開關(guān)變差導(dǎo)致的失誤。開關(guān)的使用幾率很大，其電阻是一直在變化的，當(dāng)轉(zhuǎn)換以后再變回最初的方位時(shí)它的電阻會(huì)發(fā)生很小的改變，此時(shí)就會(huì)導(dǎo)致開關(guān)變差，如果該數(shù)值很大就會(huì)對(duì)最終的結(jié)果產(chǎn)生非常明顯的影響。

第五，接點(diǎn)以及導(dǎo)線等的失誤。對(duì)于那些存在交流的場(chǎng)合必須要認(rèn)真的分析接點(diǎn)等帶來(lái)的干擾。

第六，調(diào)節(jié)細(xì)度不當(dāng)導(dǎo)致的問題。比如如果使用補(bǔ)償措施開展測(cè)量活動(dòng)的話，假如細(xì)度不合理，當(dāng)線路快要近似平衡時(shí)，變化一個(gè)最低值就早已超過規(guī)定數(shù)，此時(shí)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)平衡，因此只能使用估計(jì)的數(shù)值，就會(huì)導(dǎo)致失誤。

5 元件因素

第一，穩(wěn)定性導(dǎo)致的問題。眾所周知，元件是一直在改變的，會(huì)老舊，也就是說它的數(shù)值會(huì)因?yàn)槭褂脮r(shí)間的長(zhǎng)短而發(fā)生改變，此時(shí)就會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生影響。我們一般感受不到這種變化。

第二，元件的線性與非線性。線性元件與非線性元件可能需要不同的處理，不同的電流和電壓往往使非線性元件的測(cè)量結(jié)果差異很大，如電燈泡的電阻，鐵芯線圈特性就是實(shí)例。

6 電路特性因素

第一，直角誤差。在交流電路中，有功阻抗存在無(wú)功分量，稱殘余電抗，無(wú)功阻抗存在有功分量，稱損耗電阻，在計(jì)算測(cè)量結(jié)果時(shí)不考慮它們就會(huì)引進(jìn)測(cè)量誤差，這叫做直角誤差。這是源于交流電路阻抗三角形中電阻與電抗恰處于兩直角邊上，阻抗Z=R+jX，計(jì)算中只取R或只取X都會(huì)帶來(lái)誤差。

第二，交流電路中模和相角因素。如果在測(cè)量時(shí)由于電壓靈敏度或值大于所設(shè)定電壓，指示器將不會(huì)再有變化，就會(huì)產(chǎn)生模成者相角的誤差。

7 環(huán)境因素

第一，磁場(chǎng)導(dǎo)致的問題。對(duì)于直流電路來(lái)講，其中的儀表會(huì)很靈敏的感知磁場(chǎng)，不過元件彼此間的磁場(chǎng)干擾不是很大。假如外磁場(chǎng)很大的話，此時(shí)就要注意。對(duì)于交流電路來(lái)講，元件和元件的干擾非常明顯，所有的線圈都會(huì)形成磁場(chǎng)，在附近的導(dǎo)線中形成電動(dòng)勢(shì)，此時(shí)就會(huì)彼此干擾，當(dāng)干擾較大時(shí)就生成失誤了。如果線圈靠近磁性物體，它的磁就會(huì)經(jīng)由后者形成渦流，導(dǎo)致電感發(fā)生改變，此時(shí)就形成了誤差，為了避免此類現(xiàn)象發(fā)生就必須使用屏蔽方法。

第二，電場(chǎng)的影響所引起的誤差。絕緣導(dǎo)體之間會(huì)形成電容，形成交流電的一定程度的通路。電場(chǎng)的影響可表現(xiàn)為導(dǎo)體間電容泄漏電流，這種電容性漏電還能使電路中元件數(shù)值發(fā)生變化，如電感線圈受電容性漏電影響時(shí)，時(shí)間常數(shù)值將發(fā)生變化。交流電路中有一定電位差的物體之間會(huì)出現(xiàn)電容電流，附加到基本電流中就會(huì)產(chǎn)生誤差。在電路元件與接地物體之間，與實(shí)驗(yàn)者之間都會(huì)產(chǎn)生這種影響。

第三，靜電力的影響。靜電力可能對(duì)儀表的可動(dòng)部分如指針、動(dòng)圈等產(chǎn)生力的作用，直接引起指示誤差。

第四，外界條件偏離額定條件值。檢定規(guī)程對(duì)環(huán)境條件是有規(guī)定要求的，如果偏離了這種要求，測(cè)量或檢定的誤差就會(huì)變大。

第五，濕度的影響。絕緣體受潮后絕緣電阻會(huì)變小，特別是高阻器件的測(cè)量檢定時(shí)更要注意。濕度還會(huì)影響空氣介電常數(shù)，使空氣電容器的容量改變。除了大氣的溫度影響，還應(yīng)注意局部空氣濕度的影響，一杯熱開水周圍水蒸汽的濃度會(huì)變大，甚至實(shí)驗(yàn)者呼出的氣體也應(yīng)加以注意。

最后，振動(dòng)的影晌。振動(dòng)可以使元件參數(shù)不斷變化，如電容極板間隙不斷變化使得容量變化，從而產(chǎn)生誤差。

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